Tension superficielle et capillarité – TP au microscope mobile

Ce qu’elle montre

La surface d'un liquide se comporte comme une peau tendue : le long de toute ligne, la tension superficielle γ tire avec une force de γ par mètre. Dans un tube de verre étroit, la surface rencontre la paroi sous l'angle de contact θ, et le liquide monte (θ < 90°, eau) ou descend (θ > 90°, mercure) jusqu'à h = 2γcosθ/(ρgr). Une surface courbe augmente aussi la pression intérieure de 2γ/r, ou de 4γ/r pour un film de savon à deux faces. Le chauffage et les détergents diminuent γ. Le modèle néglige le volume du ménisque et la poussée sur l'aiguille.

Mode d’emploi

Dans Ascension capillaire (TP), déplacez le microscope avec Microscope – échelle horizontale x et Microscope – échelle verticale y, ou touchez le dessin du bécher. Alignez le réticule sur chaque bord et cliquez sur Relever la mesure pour les quatre étapes ; chaque tube donne une ligne du tableau. Changez Liquide, Température T et Concentration en détergent c et comparez. Les autres onglets traitent des gouttes, des bulles et d'une aiguille qui flotte.

Paramètres modifiables

• Écran Ascension capillaire (TP), Gouttes et bulles, Aiguille qui flotte
• Liquide Eau, Éthanol, Mercure
• Température 0–80 °C
• Concentration en détergent 0–10 mmol/L
• Surface courbe Goutte de liquide, Bulle d'air dans le liquide, Bulle de savon
• Rayon de la goutte ou de la bulle 0,1–50 mm
• Diamètre de l'aiguille 0,2–2 mm

Questions à explorer

1. Pourquoi l'eau monte-t-elle plus haut dans un tube plus étroit, alors que le mercure descend ?
2. Comment le détergent modifie-t-il l'ascension capillaire, et pourquoi ?
3. Pourquoi la surpression dans une bulle de savon est-elle le double de celle d'une goutte de même rayon ?